(57)【要約】【課題】  防振機構の複雑化や大型化を防止でき、小型化を図りやすい防振機能を有するズームレンズを提供する。【解決手段】  物体側より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持ち、絞りＳｔを有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を持つ第５レンズ群Ｇ５とを備えている。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とを光軸上で移動させることにより変倍を行うと共に、第４レンズ群Ｇ４を光軸上で移動させることにより合焦を行う。第５レンズ群Ｇ５は、防振のために光軸に対して垂直方向に移動する防振用移動群Ｇ５Ａと、変倍、合焦および防振の際に固定の固定群Ｇ５Ｂとで構成される。防振用移動群Ｇ５Ａは、負の単レンズのみからなることが好ましい。【選択図】      図１
2005121694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、
正の屈折力を持つ第１レンズ群と、
負の屈折力を持つ第２レンズ群と、
正の屈折力を持ち、絞りを有する第３レンズ群と、
負の屈折力を持つ第４レンズ群と、
正の屈折力を持つ第５レンズ群と
を備え、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とを光軸上で移動させることにより変倍を行うと共に、前記第４レンズ群を光軸上で移動させることにより合焦を行うようになされ、
前記第５レンズ群が、物体側より順に、
防振のために光軸に対して垂直方向に移動する防振用の移動群と、
変倍、合焦および防振の際に固定の固定群とを有する
ことを特徴とする防振機能を有するズームレンズ。
【請求項２】
さらに、以下の条件式（１）を満足するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の防振機能を有するズームレンズ。
１．０＜｜ｆ５Ａ／ｆ５｜＜２．５  ……（１）
ただし、
ｆ５Ａ：防振用の移動群の焦点距離
ｆ５：第５レンズ群全体の焦点距離
【請求項３】
前記防振用の移動群が、負の単レンズのみからなる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の防振機能を有するズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＶ（テレビジョン）放送用のカメラやビデオカメラ等への搭載に適した防振機能を有するズームレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ等により撮影を行う際に手振れや振動があると、撮影画像にぶれが生じ、像を劣化させる。従来より、このような像のぶれを防止するための手段として、光学的に像のぶれを補正する方法が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、撮影光学系の物体側に可変頂角プリズムを配置し、像のぶれ量に応じてその頂角を変化させることで、像のぶれを光学的に補正する方法が記載されている。また例えば特許文献２，３には、撮影光学系の一部の群を光軸と垂直な方向に移動させることで、像のぶれを光学的に補正する方法が記載されている。特に特許文献２では、５群構成のズームレンズにおいて、変倍および合焦の際に固定されている２枚構成の第３レンズ群を光軸に対して垂直に移動させることで、像のぶれを補正している。特許文献３では、４群構成のズームレンズにおいて、変倍の際に移動する第２レンズ群または第３レンズ群を光軸に対して垂直に移動させることで、像のぶれを補正している。特許文献３において、第２レンズ群および第３レンズ群はそれぞれ、複数枚のレンズで構成されしている。
【特許文献１】特開平６−１６０７７９号公報
【特許文献２】特開２００１−３３７２７２号公報
【特許文献３】特開２００１−１１７０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、可変頂角プリズムを用いた特許文献１に記載の方法では、特に広角な光学系の場合に可変頂角プリズムの径が大型化する傾向にあった。このため、今後一層の広角化が望まれているズーム光学系にこの方式を適用すると、小型化が難しくなることが予想される。一方、撮影光学系の一部の群を光軸と垂直な方向に移動させる特許文献２，３に記載の方法では、最終レンズ群以外の群を防振用の移動群としており、また、その防振用のレンズ群を複数枚で構成しているため、レンズ群を移動させるための防振機構の複雑化や大型化を招きやすいという問題がある。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、防振機構の複雑化や大型化を防止でき、小型化を図りやすい防振機能を有するズームレンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による防振機能を有するズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持ち、絞りを有する第３レンズ群と、負の屈折力を持つ第４レンズ群と、正の屈折力を持つ第５レンズ群とを備え、第２レンズ群と第３レンズ群とを光軸上で移動させることにより変倍を行うと共に、第４レンズ群を光軸上で移動させることにより合焦を行うようになされ、第５レンズ群が、物体側より順に、防振のために光軸に対して垂直方向に移動する防振用の移動群と、変倍、合焦および防振の際に固定の固定群とを有するものである。
【０００７】
本発明による防振機能を有するズームレンズでは、第２レンズ群と第３レンズ群とを光軸上で移動させることにより、変倍が行われる。合焦は、第４レンズ群を光軸上で移動させることにより行われる。第５レンズ群のうち、最も物体側のレンズ群が防振用の移動群として、防振のために光軸に対して垂直方向に移動する。第５レンズ群のうち最も物体側のレンズ群を防振用の移動群とすることで、防振機構の複雑化や大型化が防止され、小型化を図りやすくなる。
【０００８】
このズームレンズは、以下の条件式（１）を満足するように構成されていることが好ましい。ただし、ｆ５Ａは防振用の移動群の焦点距離、ｆ５は第５レンズ群全体の焦点距離を示す。
１．０＜｜ｆ５Ａ／ｆ５｜＜２．５  ……（１）
【０００９】
また、このズームレンズにおいて、防振用の移動群は、負の単レンズのみから構成されていることが好ましい。
【００１０】
これらの好ましい構成を、要求される仕様等に応じて適宜採用することで、より小型化を図りやすくなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の防振機能を有するズームレンズによれば、全体として５群構成のズームレンズであって、第２レンズ群と第３レンズ群とを光軸上で移動させることにより変倍を行うと共に、第４レンズ群を光軸上で移動させることにより合焦を行うようにし、第５レンズ群を、物体側より順に、防振のために光軸に対して垂直方向に移動する防振用の移動群と、変倍、合焦および防振の際に固定の固定群とを有する構成にしたので、防振機構の複雑化や大型化を防止でき、小型化を図りやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る防振機能を有するズームレンズの構成例を示している。この構成例は、後述の各数値実施例のレンズ構成に対応している。なお、図１では、広角端におけるレンズ配置を示している。
【００１４】
このズームレンズは、例えば固体撮像素子を用いたビデオカメラに搭載されて使用されるものである。このズームレンズは、光軸Ｚ１に沿って、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持ち、絞りＳｔを有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を持つ第５レンズ群Ｇ５とが、物体側より順に配設された構成となっている。このズームレンズの結像面（撮像面）Ｓｉｍｇには、例えば図示しない撮像素子が配置される。第５レンズ群Ｇ５と撮像面との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材が配置されていても良い。図示した構成例では、色分解プリズム等からなる色分解光学系ＧＣが配置されている。
【００１５】
このズームレンズは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とを光軸上で移動させることにより変倍を行うようになっている。より具体的には、第２レンズ群Ｇ２を光軸上で移動させることにより変倍が行われ、それに伴う焦点移動の補正が第３レンズ群Ｇ３を光軸上で移動させることにより行われるようになっている。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は、広角端から望遠端へと変倍させるに従い、図に実線で示した軌跡を描くように移動する。合焦は、第４レンズ群Ｇ４を光軸上で移動させることにより行われる、いわゆるリアフォーカス式となっている。第１レンズ群Ｇ１および第５レンズ群Ｇ５は、変倍および合焦のためには移動しないレンズ群となっている。
【００１６】
第１レンズ群Ｇ１は、例えば３枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３により構成されている。レンズＬ１１は例えば、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとなっている。レンズＬ１２は例えば、両凸レンズとなっている。レンズＬ１３は例えば、両凸レンズとなっている。
【００１７】
第２レンズ群Ｇ２は、例えば４枚のレンズＬ２１〜Ｌ２４により構成されている。より具体的には、３枚の負レンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３と１枚の正レンズＬ２４とが、物体側より順に配設された構成で、かつ、負レンズＬ２３と正レンズＬ２４とが接合レンズの構成となっていることが好ましい。レンズＬ２１は例えば、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとなっている。レンズＬ２２は例えば、両凹レンズとなっている。
【００１８】
第３レンズ群Ｇ３は、絞りＳｔの後ろ側に、例えば３枚のレンズＬ３１〜Ｌ３３を配設した構成となっている。レンズＬ３１およびレンズＬ３２は例えば接合レンズとなっている。
【００１９】
第４レンズ群Ｇ４は、負レンズＬ４１および正レンズＬ４２からなる接合レンズによって構成されている。負レンズＬ４１は例えば、両凹レンズ、正レンズＬ４２は例えば、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズとなっている。第４レンズ群Ｇ４は、無限遠から近距離物体（至近）への合焦時に像面側に移動するようになっている。
【００２０】
第５レンズ群Ｇ５は、全体としてリレーレンズ群であり、防振のために光軸に対して垂直方向に移動する防振用移動群Ｇ５Ａと、変倍、合焦および防振の際に固定の固定群Ｇ５Ｂとで構成されている。
【００２１】
防振用移動群Ｇ５Ａは、負の単レンズのみからなることが好ましい。例えば両凹レンズＬ５１のみから構成されていることが好ましい。固定群Ｇ５Ｂは例えば、負レンズＬ５２および正レンズＬ５３からなる第１の接合レンズと、同様に負レンズＬ５４および正レンズＬ５５からなる第２の接合レンズと、非球面を少なくとも１面含む正レンズＬ５６とが物体側より順に配設された構成となっている。固定群Ｇ５Ｂの２組の接合レンズにおいて、負レンズＬ５２，Ｌ５４は例えば、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとなっている。正レンズＬ５３，Ｌ５５は例えば、両凸レンズとなっている。最終レンズである正レンズＬ５６は、例えば両凸レンズで、例えば物体側の面が非球面となっている。
【００２２】
この第５レンズ群Ｇ５に関しては、以下の条件式（１）を満足するように構成されていることが好ましい。ただし、ｆ５Ａは防振用移動群Ｇ５Ａの焦点距離、ｆ５は第５レンズ群Ｇ５全体の焦点距離を示す。
１．０＜｜ｆ５Ａ／ｆ５｜＜２．５  ……（１）
【００２３】
なお、本実施の形態に係るズームレンズの特徴部分は、特に第５レンズ群Ｇ５における防振用移動群Ｇ５Ａにあり、その他のレンズ群の構成は図示したものに限定されず、レンズ枚数やそのレンズ形状などに関して、他の構成をとり得る。
【００２４】
次に、以上のように構成されたズームレンズの作用および効果を説明する。
【００２５】
このズームレンズでは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とを光軸上で移動させることにより、変倍が行われる。合焦は、第４レンズ群Ｇ４を光軸上で移動させることにより行われる。フォーカス群である第４レンズ群Ｇ４を接合レンズにしたことにより、分離タイプのレンズ構成にした場合に比べて、フォーカス群の小型化が容易となる。これにより、レンズ群の駆動力が小さくてすみ、迅速な合焦が行える。また、特に軸上色収差の補正もしやすくなる。
【００２６】
特に、第２レンズ群Ｇ２を、物体側より順に３枚の負レンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３と１枚の正レンズＬ２４とを配設した構成にし、かつ、負レンズＬ２３と正レンズＬ２４とを接合レンズにすることにより、負のパワーが３枚の負レンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３で分散され、広角端から望遠端まで諸収差をより良好に補正できる。これにより、より広角で高変倍比のレンズ系を実現しやすくなる。
【００２７】
このズームレンズでは、第５レンズ群Ｇ５の固定群Ｇ５Ｂに接合レンズ（Ｌ５２〜Ｌ５５）を２組配置することで、倍率色収差と広角側での軸上色収差とを補正している。また、最も像側に配置された正レンズＬ５６の少なくとも１面を非球面とすることで、広角側での球面収差を補正することができる。
【００２８】
このズームレンズでは、特に、第５レンズ群Ｇ５のうち最も物体側のレンズ群を防振用移動群Ｇ５Ａとすることで、第５レンズ群Ｇ５の構造の複雑化を防ぐことができる。また、第５レンズ群Ｇ５のうち最も物体側のレンズ群は、通過光線の光線高が比較的低いので、このレンズ群に防振機能を持たせることで防振機構の大型化を防ぐことができる。さらに，防振用移動群Ｇ５Ａを単レンズのみで構成することで、防振機構をさらに小型化することが可能となる。
【００２９】
条件式（１）は、防振用移動群Ｇ５Ａの焦点距離ｆ５Ａに関する条件式で、式（１）の上限を越えて防振用移動群Ｇ５Ａの焦点距離ｆ５Ａが大きくなると、防振のための移動量が大きくなり、防振機構が大型化するので好ましくない。また、防振時の周辺光量比の変化が大きくなり好ましくない。下限を超えると、像のぶれの補正精度が悪くなってしまう。また、防振用移動群Ｇ５Ａで発生する球面収差の補正が困難となるので好ましくない。
【００３０】
このように、本実施の形態に係る防振機能を有するズームレンズによれば、全体として５群構成のリアフォーカス式のズームレンズにおいて、リレーレンズ群である第５レンズ群Ｇ５を、物体側より順に、防振用移動群Ｇ５Ａと固定群Ｇ５Ｂとに機能を分割した構成にしたので、防振機構の複雑化や大型化を防止でき、小型化を図りやすくなる。
【実施例】
【００３１】
次に、本実施の形態に係る防振機能を有するズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、２つの数値実施例１，２をまとめて説明する。
【００３２】
図２（Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施例１に係るズームレンズの構成を示している。なお、図２（Ａ）は、広角端におけるレンズ配置を示し、図２（Ｂ）は、望遠端でのレンズ配置を示している。図２（Ａ），（Ｂ）において、符号Ｒｉは、絞りＳｔも含めて最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜３５）の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。
【００３３】
表１〜表３は、図２（Ａ），（Ｂ）の構成に対応する具体的なレンズデータを示している。また、表４〜表６は、実施例２に係るズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。実施例２に係るズームレンズの断面図は、図２（Ａ），（Ｂ）とほぼ同様である。表１および表４には、その実施例のレンズデータのうち基本的なデータ部分を示し、表２および表５には、その実施例のレンズデータのうち非球面形状に関するデータ部分を示す。表３および表６には、その他のデータを示す。
【００３４】
各表に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、各実施例のズームレンズについて、絞りＳｔも含めて最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜３５）の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図２（Ａ），（Ｂ）において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、図２（Ａ），（Ｂ）において付した符号に対応させて、物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔を示す。曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの値の単位はミリメートル（ｍｍ）である。Ｎｄｊ，νｄｊの欄には、色分解光学系ＧＣも含めて、物体側からｊ番目（ｊ＝１〜２０）のレンズ要素のｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率およびアッベ数の値を示す。
【００３５】
なお、各実施例のズームレンズ共に、合焦の際には、第４レンズ群Ｇ４が移動し、その前後の面間隔は可変であるが、レンズデータとしては、無限遠方に合焦したときの値を示す。
【００３６】
また、各実施例のズームレンズ共に、第５レンズ群Ｇ５のうち、物体側に設けられた防振用移動群Ｇ５Ａが、防振のために光軸に対して垂直方向に移動する。
【００３７】
また、各実施例のズームレンズ共に、変倍に伴って第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ６，Ｄ１３，Ｄ１９の値は、可変となっている。これらの面間隔Ｄ６，Ｄ１３，Ｄ１９の変倍時のデータとして、広角端、中間および望遠端における各実施例の値をそれぞれ、表３および表６に示す。表３および表６にはまた、広角端、中間および望遠端での焦点距離ｆの値（ｍｍ）とＦナンバー（ＦＮＯ．）の値とについても示す。これらのデータから分かるように、各実施例共に、変倍比は約１４倍となっている。
【００３８】
表１および表４の各レンズデータにおいて、面番号の左側に付された記号「＊」は、そのレンズ面が非球面形状であることを示す。各実施例共に、第５レンズ群Ｇ５の最終レンズＬ５６における物体側の面Ｓ３１が非球面形状となっている。基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、光軸近傍（近軸近傍）の曲率半径の数値を示している。
【００３９】
表２および表５の各非球面データには、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ａi，Ｋの値を記す。Ｘは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。
【００４０】
【数１】
2005121694.tif 000003
ただし、
Ｘ：光軸方向の基準面からの変位量（ｍｍ）
ｈ：光軸に垂直な方向の高さ（ｍｍ）
Ｋ：円錐係数
Ｒ：近軸曲率半径
Ａi：第ｉ次（ｉ＝４，６，８，１０）の非球面係数
【００４１】
【表１】
2005121694.tif 000004
【００４２】
【表２】
2005121694.tif 000005
【００４３】
【表３】
2005121694.tif 000006
【００４４】
【表４】
2005121694.tif 000007
【００４５】
【表５】
2005121694.tif 000008
【００４６】
【表６】
2005121694.tif 000009
【００４７】
また、以下の表７に、上述の条件式（１）に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。表７に示したように、各実施例の値が、条件式（１）の数値範囲内となっている。
【００４８】
【表７】
2005121694.tif 000010
【００４９】
図３（Ａ）〜（Ｄ）は、実施例１のズームレンズにおける広角端での球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示している。図４（Ａ）〜（Ｄ）は、中間域における同様の各収差を示している。図５（Ａ）〜（Ｄ）は、望遠端における同様の各収差を示している。各収差図には、ｄ線を基準波長とした収差を示すが、球面収差図および倍率色収差図には、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ），Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ωは、半画角を示す。
【００５０】
同様に、実施例２についての諸収差を図６（Ａ）〜（Ｄ）（広角端）、図７（Ａ）〜（Ｄ）（中間域）および図８（Ａ）〜（Ｄ）（望遠端）に示す。
【００５１】
以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、諸収差が良好に補正され、小型化、広角化および高変倍比化が図られている。また、第５レンズ群Ｇ５の最も物体側の単レンズＬ５１を、防振用移動群Ｇ５Ａとしているので、防振機構の複雑化や大型化を防止でき、小型化を図りやすくなっている。
【００５２】
なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
【００５３】
また、本発明は、ビデオカメラに限らず、フィルムカメラなど他の光学機器にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る防振機能を有するズームレンズの全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る防振機能を有するズームレンズのレンズ断面図である。
【図３】実施例１に係る防振機能を有するズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す収差図である。
【図４】実施例１に係る防振機能を有するズームレンズの中間域における球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す収差図である。
【図５】実施例１に係る防振機能を有するズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す収差図である。
【図６】実施例２に係る防振機能を有するズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す収差図である。
【図７】実施例２に係る防振機能を有するズームレンズの中間域における球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す収差図である。
【図８】実施例２に係る防振機能を有するズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す収差図である。
【符号の説明】
【００５５】
ＧＣ…色分解光学系、Ｇ１…第１レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群、Ｇ３…第３レンズ群、Ｇ４…第４レンズ群、Ｇ５…第５レンズ群、Ｇ５Ａ…防振用移動群、Ｇ５Ｂ…固定群、Ｓｔ…絞り、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸。
【図１】
2005121694.tif 000011
【図２】
2005121694.tif 000012
【図３】
2005121694.tif 000013
【図４】
2005121694.tif 000014
【図５】
2005121694.tif 000015
【図６】
2005121694.tif 000016
【図７】
2005121694.tif 000017
【図８】
2005121694.tif 000018